初中物理电功和电功率试题

如图甲所示的电路中，电源电压不变， $R_0$为定值电阻，闭合开关移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器 $R$消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示，图乙中的 $\mathit{ab}$两点与图甲中滑动变阻器的滑片在 $a$、 $b$两位置时相对应。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．滑动变阻器的滑片在 $a$点与 $b$点时，电路的总功率之比是 $1:2$

B．电源电压为 $12V$

C．滑动变阻器消耗的最大电功率为 $3.6W$

D．电路消耗的最大电功率为 $7.2W$

安安和康康在“测量小灯泡的电功率“实验中，所选小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）如图1甲是测量小灯泡的电功率的电路图。在检查仪器时，康康发现电流表的指针位置如图1乙所示，老师提示他电流表没有损坏，他稍作思考，判断出现问题的原因是电流表　　。

（2）纠正问题后，他连接的电路如图2所示，他将滑片 $P$移到　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$后，闭合开关开始实验。在移动滑片 $P$位置时他发现灯泡亮度、电流表的示数均发生变化，只有电压表的表指针在一个较大的示数不发生改变。检查电路连接后，他发现指针有一根导线连接出现了错误，请你在这根错误的导线上打“ $\times$”，再用笔画线代替导线在图中改正过来（导线不允许交叉）。

（3）纠正错误后，他重新开始实验，移动滑片 $P$直到电压表示数为 $2.5V$，此时电流表示数如图3所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）安安的电流表坏了，老师给她一个已知阻值的定值电阻 $R_0$、若干开关和导线，安安重新设计了电路如图4所示，并正确测出小灯泡的额定功率。具体实验步骤如下：闭合开关 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，调节滑片 $P$使电压表读数为 $U_{额}$，此时小灯泡正常发光；不改变滑动变阻器滑片 $P$的位置，闭合开关 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，记录电压表此时读数为 $U$．请用 $R_0$、 $U_{额}$、 $U$写出小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　　。

康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图， $R_1$、 $R_2$均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为 $1000W$保温功率为 $44W[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$，求：

（1）把 $500g$的水从 ${40}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，水壶要吸收的热量；

（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；

（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻 $R_1$的阻值。

利用所学的知识，完成下面的电学试验。

（一 $)$探究电流与电压、电阻关系

（1）小霞连接了如图甲所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电源正确接入电路。

（2）连接好电路，用开关试触，发现电压表指针能转到右侧无刻度处，电流表指针几乎不动。故障原因可能是定值电阻发生　　（填“短路”或“断路）。

（3）排除故障后，正确进行实验，测得三组实验数据，如上表所示。分析表中数据，可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成　　。

试验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.0	2.0	3.0
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3

（4）小霞继续用图甲电路探究电流与电阻的关系。分别接入三个不同阻值的电阻，保持电源电压 $6V$不变，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图乙所示图象并得出结论。

①实验中小霞选取的滑动变阻器是　　（填“ $60\Omega 0.5A$”“ $30\Omega 1.0A$”或“ $20\Omega 1.2A$” $)$。结合所选的滑动变阻器，把三个定值电阻分别接入电路完成实验，电阻两端控制不变的电压最大是　　 $V$。

②把 $5\Omega$和 $20\Omega$的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，先后两次滑动变阻器的电功率之比是　　。

（二 $)$测量额定电流为 $0.5A$小灯泡 $L_1$的额定功率

小霞选用了一只电压表，一个“ $6V3W$”的小灯泡 $L_2$，设计了如图丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $12V$，请完成下面实验步骤：

（1）如图丙所示，图中 $a$、 $b$处虚线框内，分别为电压表或开关 $S_2$，则在 $a$框内应是　　

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为　　 $V$．此时小灯泡 $L_1$正常发光。

（3）再闭合开关 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，为　　 $V$。

（4）则小灯泡 $L_1$的额定功率为　　 $W$。

图中是一款家用电热水器简化电路图，它有高温和低温两个挡位，高温挡功率为 $3300W$． $R_1$、 $R_2$均为加热电阻丝， $R_1$的阻值为 $55\Omega$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

求：

（1）低温挡时通过 $R_1$的电流。

（2） $R_2$的阻值。

（3）如果不计热量损失，用高温挡把 $50\mathit{kg}$的水，从 ${27}^{°}\text{C}$加热到 ${60}^{°}\text{C}$，需要的时间。

如图所示，电源电压不变，灯泡 $L_1$标有“ $6V3W$”，灯泡 $L_2$标有“ $6V6W$”，灯泡的电阻均不变。只闭合开关 $S$、 $S_1$时，恰好一盏灯正常发光，另一盏灯比正常发光暗，则电源电压为　　 $V$．只闭合开关 $S$、 $S_2$时，调节变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3V$时，变阻器连入电路的阻值为　　 $\Omega$．此时灯泡 $L_1$的实际功率为　　 $W$。

如图是小铁家的电能表，根据表盘上的数据可知，他家同时使用的用电器总功率不能超过　　 $W$．一个铭牌上标有“ $220V1500W$”字样的微波炉单独正常工作 $2\mathit{min}$，电能表的转盘转　　转。转盘转动加快、说明电路中的总功率　　（填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

如图所示，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，两个容器中的电阻丝串联起来接到两端，一段时间后。　　（填“甲”或“乙” $)$容器连接的 $U$形管液面高度差较大，实验表明电流通过导体产生的热量跟　　（填“电流”或“电阻” $)$有关，图中的 $U$形管　　（填“是”或“不是” $)$连通器。

如图甲所示，电源电压不变，小灯泡 $L$的额定电流为 $0.6A$，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $50\Omega$，电流表量程为“ $0~0.6A$”，电压表量程为“ $0~15V$”闭合开关 $S$、在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片 $P$，分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器 $R$连入电路阻值的变化关系图象，如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．小灯泡的额定功率为 $3.6W$

B．电源电压为 $16V$

C．当电流表示数为 $0.25A$时，滑动变阻器消耗的电功率为 $2.75W$

D．若将电压表量程换为 $0~3V$．滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为 $18\Omega ~50\Omega$

如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为 $2000W$。 $R_1$、 $R_2$均为加热电阻丝， $R_2$的电阻为 $72.6\Omega$。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值是多少？

（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？

（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将 $2.5\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需要多长时间？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

如图所示，电源电压为 $4.5V$不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$， $R_1=10\Omega$．闭合开关 $S_1$、 $S_2$，将滑动变阻器 $R_2$的滑片滑到最左端时，小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为　　 $W$．通电 $5\mathit{min}$，电阻 $R_1$产生的热量为　　 $J$．只闭合开关 $S_1$，滑动变阻器 $R_2$的滑片从最左端滑到最右端，电压表示数从 $1.5V$变化到 $3V$，滑动变阻器 $R_2$的最大阻值为　　 $\Omega$。

如图所示是小飞家的电能表，他家同时使用的用电器总功率不能超过　　 $W$．他让一个电暖器单独接入电路，使用高温挡工作 $2\mathit{min}$，电能表转盘刚好转了100转，电暖器高温挡的实际功率为　　 $W$．电暖器换用低温挡加热时，电能表的转盘转速会变　　（填“快”或“慢” $)$。

如图甲所示，电源电压不变，小灯泡的额定电压为 $3V$，第一次只闭合开关 $S_1$、 $S_3$、变阻器 $R$的滑片从最下端滑至最上端。第二次只闭合开关 $S_2$，将滑动变阻器 $R$的滑片从最下端向上滑至中点时，电压表 $V_2$的示数为 $1.5V$，滑至最上端时，小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表 $A$与电压表 $V_1$、 $V_2$示数关系的图像。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．小灯泡的额定功率为 $0.9W$

B．定值电阻 $R_0$的阻值为 $10\Omega$

C．滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $15\Omega$

D．两次实验中，电路的最小功率为 $0.36W$

小明用图甲所示的电路，做伏安法测定值电阻实验。

（1）按图甲连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片后，电流表示数为 $0.3A$，此时电压表的示数如图乙所示，则定值电阻 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$；

（2）为了使测量结果更准确，小明进行了多次测量，记录了每次测量中电压表和电流表的数值，计算出每次测量所对应的 $R_x$的阻值，再求 $R_x$的　　；

（3）小明又设计了另一种测量电阻 $R_x$的方案，电路图如图丙所示，电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出电阻 $R_x$的表达式；

①断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，用电压表测　　两端电压，读出电压表示数为 $U_1$；

②　　（填各开关的状态），用电压表测 $R_x$两端电压，读出电压表示数为 $U_2$；

③电阻 $R_x$的阻值表达式为 $R_x$　　（用 $U_1$、 $U_2$、 $R_0$表示）。

（4）小明在完成实验后，利用图丁所示的电路，测出了额定电流为 $I_{额}$的小灯泡 $L$的额定功率。电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出小灯泡 $L$的额定功率的表达式。

①断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　　，小灯泡 $L$正常发光；

②断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，　　，读出电流表示数为 $I_1$；

③断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，调节滑片至最左端，读出电流表示数为 $I_2$；

④小灯泡的额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　（用 $I_{额}$、 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）。

如图，电源电压不变，小灯泡 $L$上标有“ $6V6W$”字样（灯丝电阻不变）。定值电阻 $R_1$的阻值为 $10\Omega$， $R_2$为滑动变阻器。

（1）当开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$都闭合时，小灯泡 $L$正常发光，求此时电流表的示数。

（2）断开开关 $S_1$和 $S_3$，闭合开关 $S_2$，当滑动变阻器的滑片调至阻值最大时，电压表示数为 $1.5V$，求 $R_2$的最大阻值。

（3）当电路中有电阻或小灯泡工作时，求整个电路的最小电功率。